میکروسکوپ‌های الکترونی پیمایشی ابزارهای مطمئنی جهت تصویربرداری از ساختارهای کوچک نانومتری می‌باشند. طرز کار آنها نوعاً با شلیک پرتوهای الکترونی به نمونه و سپس آشکار کردن پرتوهای الکترونی برگشتی و پراکنده شده از آن می‌باشد. اما نانولوله‌های کربنی با قطرهای نانومتری خود آنقدر باریک هستندکه دانشمندان هنوز نتوانسته‌اند به درستی دریابند که چگونه این نانولوله‌ها را می‌توان زیر میکروسکوپ SEM مشاهده نمود.
مشاهده نانولوله‌های کربنی با پرتوهای الکترونی
میکروسکوپ‌های الکترونی پیمایشی ابزارهای مطمئنی جهت تصویربرداری از ساختارهای کوچک نانومتری می‌باشند. طرز کار آنها نوعاً با شلیک پرتوهای الکترونی به نمونه و سپس آشکار کردن پرتوهای الکترونی برگشتی و پراکنده شده از آن می‌باشد. اما نانولوله‌های کربنی با قطرهای نانومتری خود آنقدر باریک‌هستندکه دانشمندان هنوز نتوانسته‌اند به درستی دریابند که چگونه این نانولوله‌ها را می‌توان زیر میکروسکوپ SEM مشاهده نمود.
مهندسان Stanford از این راز پرده برداشته‌اند. توضیح آنها نه تنها به محققان در درک آنچه در تصاویر نانولوله‌های کربنی مشاهده می‌شود کمک می‌کند، بلکه کاربردهای جدیدی از این نانولوله‌ها نظیر آشکارسازی فوق حساس الکترون‌ها، و پرتوهای الکترونی فوق دقیق برای تولیدات میکروالکترونی را نیز پیشنهاد می‌دهد.
به گفته علی‌رضا نوژه، دانشجوی دکتری مهندسی الکترونیک، گفتن اینکه ما نانولوله‌ها را می‌بینیم هیچ معنایی ندارد. مشاهده این ساختارهای کوچک از آن جهت برای مهندسان اهمیت دارد که آنها کاربردهای بالقوه‌ای در تراشه‌های رایانه‌ای، مواد جدید و حتی در درمان‌های پزشکی دارند.
در شماره نهم فوریه مجله آن لاینِ Physical Review Letters، نوژه و فابین پیس استادیار مهندسی مکانیک مدلی نظری ارائه کرده‌اند و در آن چگونگی تحریک نانولوله‌ها توسط پرتوالکترونی SEM، و گسیل الکترون از سوی آنها و در نتیجه آشکار شدن آنها در صفحه دستگاه را توضیح داده‌اند.
با فرض اینکه تمام نمونه‌های سر راه پرتو الکترونی میکروسکوپ SEM همانند جامدات، توده‌ای می‌باشند، مدل‌های نظری موجود از لحاظ آماری چگونگی پراکنده شدن الکترون‌ها از نمونه‌ها را پیش‌بینی میکنند. اما نانولوله‌های کوچک و نازک توخالی برای این پرتوها همانند جامدات توده‌ای نیستند.
با استفاده از مدل‌های نظری موجود انتظار داریم که الکترون‌ها در پرتو میکروسکوپ SEM، طوری از نانولوله عبور کنند که انگار اصلاً این نانولوله‌ها در آنجا وجود ندارند.
اما این الکترون‌ها فقط عبور نکرده یا فقط پراکنده نمی‌شوند. بر اساس مدل جدید این محققان، وقتی پرتوهای الکترونی از این نانولوله‌ها عبور می‌کند، انرژی لازم برای فرار الکترون‌های اتم‌های کربن نانولوله را فراهم میکنند و این الکترون‌های رها شده از لوله‌ها، گسیل شده و به آسانی برای آشکارسازهای میکروسکوپ الکترونی قابل مشاهده می‌گردند.
دانشمدان قبلاً هم این پدیده را مشاهده کرده بودند، اما اکنون مدلی برای توضیح آن در اختیار دارند و ممکن است بتوانند از این مدل در فناوری‌های جدید نیز بهره گیرند.
به عنوان مثال، نوژه و پیس در تحقیقی که با همکاری دای استادیار دانشگاه Stanford، و وانگ استادیار مهندسی برق و رایانه دانشگاه ملی سنگاپور انجام دادند، دریافتند که چگونه می‌توان از یک میدان الکتریکی به نحوی استفاده نمود که نانولوله مورد مشاهده به ازای هر الکترون که با آن برخورد می‌کند، ۱۰۰ الکترون آزاد کند. این یافته منجر به فناوری آشکارساز الکترونی فوق حساس می‌شود. به همین ترتیب، درک جدیدی که بر اساس این مدل ایجاد می‌شود، به دانشمندان در کنترل زمان گسیل الکترون از نانولوله‌کمک می‌کند؛ با کنترل این زمان، می‌توان پرتوهای الکترونی دقیق‌تر و متراکم‌تری نسبت به پرتوهای موجود به دست آورد.
این قابلیت به ساخت ماشین‌های چاپ الکترونی بهبود یافته جدید منجر می‌شود که در واقع روشی است برای الگودهی مدارهای مجتمع ظریف‌تر و کوچک‌تر نسبت به مدارهای مجتمعی که با نور ایجاد می‌شوند. نانولوله‌های کربنی به دلیل خواص منحصر به فرد خود که ناشی از ساختار مولکولی آنهاست نویدبخش آینده پرباری‌هستند البته برای درک این کاربردها همچنان نیاز به افزایش درک خود از چگونگی برهم‌کنش آنها با محیط خارجی خود نظیر پرتوهای الکترونی داریم.
